体现主客方校准法的塔式垂准仪校准装置

　　0 引言

　　垂准仪是以重力线为基准、给出铅垂线的光学仪器。复现铅垂线是垂准仪的主要使命，测量铅垂线与大地重力线的平行度并校正之则是垂准仪校准装置的主要功能。装置的工作原理和校准方法是否先进、阿贝原则 (Abbe′s principle) 是否满足、校准与使用重点是否统一等，是决定校准结果不确定度的主要因素。

　　装置的主要功能应该与校准规范的主要项目对接。被校准仪器一次安置、可见光和激光项目在竖直方向分步分层有机推进，使垂准仪的视准轴和/或激光光轴重合于其铅垂竖轴，是本装置的着力点。

　　结构型式是理念原则的体现。依照阿贝原则，照准标光轴应安置在垂准仪竖轴的延长线上; 依照主客方校准法，装置的结构关系就是照准标与被校准仪器之间的身份关系。模拟使用状态，垂准仪自然是主方，照准标为客方。然而，校准状态不一定等同于使用状态，于是规定: 在校准过程中被对方寻的 (对点) 的一方叫做主方; 反之为客方。这就是结构身份确定原则。

　　光学对点器在光学上是一个小倍数望远镜系统，放大率一般在 2. 5 倍左右; 光学垂准仪的望远镜放大率一般在 25 倍左右，即对点器是一个放大率小于 10倍、主要照准三脚架高度近物的简易型垂准仪。故在校准时可共用天顶/底照准标，不必另置对应 0. 6 m和1. 5 m 校准距离的分划板。传统装置在 1. 5 m 内加密校正只能平衡次要因素———调焦运行误差，无助于其所复现的准铅垂线准确度的提高。

　　1 主客方校准法

　　1. 1 全主客方校准法

　　全主客方校准法是指被校准垂准仪主方身份始终不变的校准方法，即作为主方的被校准垂准仪，在校准过程中竖轴一直保持铅垂状态、一直被作为客方的天顶/底照准标寻的。全主客方校准法是本装置校准结果不确定度最小的一种方法，其校准原理如图 1 所图 1 中，“0°位置”所示α.

　　为视准轴与铅垂竖轴同轴度误差的 1/2，“180°位置”所示 2α 为视准轴与铅垂竖轴的同轴度误差。校正垂准仪的不铅垂度就是如 “180°位置”所示，使天顶/底照准标和视准轴都对着竖轴相向移动 α。至此，天顶/底照准标和竖轴复现出塔式装置的动态标准———准铅垂线 (其铅垂准确度相应于被校准垂准仪的水准器与竖轴的垂直度或平行度、自动安平补偿器的补偿误差)，视准轴也理所当然地重合在这条标准线上。动态标准生成的同时，垂准仪的视准轴和竖轴重合; 确定是否重合，使垂准仪继续旋转到 “360°位置”即可验证。

　　上述校准完成的往返测的回合数 n =1，实际上n 值的大小取决于操作者的熟练程度。一般而言，天顶/底照准标是渐次到达最后标准位置的; 就是在最后的标准位置，也只是α ≈0，整个校准过程就是一个 α→ 0的逼近过程。